Центробежный суфлер
Владельцы патента RU 2548228:
Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)
Центробежный суфлер относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции центробежного суфлера системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя (ГТД). Центробежный суфлер содержит ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла. Лопатки крыльчатки, расположенные напротив канавки для отвода масла, выполнены с выступом, заведенным в последнюю. Крыльчатка может быть снабжена поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой. Выходной канал из кольцевой канавки корпуса выполнен тангенциально по отношению к ней. Цилиндрическая поверхность корпуса и соответствующая ей часть крыльчатки можгу быть выполнены ступенчатыми. Технический результат изобретения - повышение эффективности отделения масла от газа, уменьшение расхода масла в двигателе и загрязнения атмосферы. 3 з.п. ф-лы, 5ил.
Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно, к конструкции центробежного суфлера системы суфлирования авиационного газотурбинного двигателя (ГТД).
Известен центробежный суфлер, содержащий ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла (см. Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. М.: Машиностроение, 1969 г., с.484, 485).
Этот суфлер предназначен для отделения масла из газа при суфлировании масляных полостей силовых установок с атмосферой. При этом эффективность суфлера оценивается по количеству неотделенного масла, содержащегося в выходящем из суфлера газе.
Известно, что эффективность суфлера падает при увеличении концентрации масла в газомасляной смеси и при увеличении ее расхода через суфлер, а это, в свою очередь, ведет к потере масла в двигателе и к загрязнению атмосферы.
Причиной ухудшения маслоотделения суфлером является недостаточная эффективность отвода масла из кольцевой канавки, так как попавшее в нее из крыльчатки масло тормозится о неподвижные стенки кольцевой канавки корпуса; скоростной напор и центробежная сила, действующая на масло в кольцевой канавке, уменьшаются и величина давления, под действием которого масло уходит по трубопроводу в масляную систему двигателя, резко падает. При недостаточной эффективности отвода масла из кольцевой канавки оно переполняет ее и вновь попадает в межлопаточную часть крыльчатки, что и способствует проникновению отдельных частиц масла в канал выхода газа в атмосферу.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности центробежного суфлера, в том числе при повышенной концентрации масла в газомасляной смеси и при увеличении ее расхода через суфлер.
Указанная задача решается тем, что в центробежном суфлере, содержащем ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла, согласно изобретению, лопатки крыльчатки, расположенные напротив канавки для отвода масла, выполнены с выступом, заведенным в последнюю. При этом крыльчатка может быть снабжена поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой. Кроме того, выходной канал из кольцевой канавки корпуса выполнен тангенциально по отношению к кольцевой канавке. Также цилиндрическая поверхность корпуса и соответствующая ей часть крыльчатки могут быть выполнены ступенчатыми.
Эффективность отделения масла в предлагаемом центробежном суфлере повышается за счет выполнения лопаток крыльчатки, расположенных напротив канавки для отвода масла, с выступом, заведенным в канавку корпуса. Из этой канавки производится отвод масла из суфлера по трубопроводу в масляную систему двигателя. Наличие выступа в крыльчатке позволяет сохранить угловую скорость масла в канавке такую же, как и внутри ротора, а это, в свою очередь, увеличивает скоростной напор и центробежную силу, действующие на масло, находящееся в кольцевой расточке, и тем самым способствует более быстрой эвакуации его из суфлера в двигатель.
Ступенчатое выполнение наружного диаметра крыльчатки и соответствующей ей цилиндрической расточки корпуса при выполнении ротора с поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой, позволяет практически исключить возможность попадания отделенного масла, находящегося на периферии крыльчатки, из полости с большей концентрацией масляных частиц в газе в полость с меньшей концентрацией.
Выполнение выходного масляного канала из кольцевой канавки корпуса с тангенциальным направлением по отношению к этой канавке также способствует лучшему отводу масла из суфлера с минимальными потерями.
Предлагается также цилиндрическую поверхность корпуса и соответствующую ей часть крыльчатки выполнить ступенчатыми. Такое решение позволит избежать перетечки отделенного масла из ступени с меньшим диаметром в ступень с большим диаметром, так как маслу трудно преодолеть движение против центробежных сил. А значит в ступень, расположенную ближе к выходному воздушному каналу, не попадет масло, отделенное в предыдущей ступени. Такая многоступенчатая очистка воздуха от масла позволит существенно сократить выброс масла в атмосферу.
Пример выполнения изобретения приведен на прилагаемых чертежах.
На фиг.1 изображен продольный разрез центробежного суфлера;
на фиг.2 - продольный разрез центробежного суфлера с поперечными перегородками;
на фиг.3 - элемент А фиг.2;
на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.2;
на фиг.5 - сечение В-В фиг.2.
Центробежный суфлер содержит ротор 1 с установленной на нем центробежной крыльчаткой 2, размещенной в цилиндрической расточке 3 корпуса 4, в котором выполнена кольцевая канавка 5 для отвода масла. Лопатки крыльчатки 2, расположенные напротив канавки 5 для отвода масла, выполнены с выступом 6, заведенным в канавку 5. Крыльчатка 2 может быть снабжена поперечными перегородками 7, 8, 9, образующими полости, последовательно сообщенные между собой окнами 10, 11, 12; причем окна 10 и 12 расположены на наружном диаметре крыльчатки, а окна 11 на внутреннем. Цилиндрическая расточка 3 и соответствующая ей часть крыльчатки могут быть выполнены ступенчатыми (фиг.2) с поперечными ступеньками 13. Цилиндрическая расточка 3 и соответствующая ей часть крыльчатки могут быть выполнены конусными с углом наклона конической поверхности α. Угол наклона поверхности может составлять 2…3°.
Ротор суфлера установлен на шариковых подшипниках 14 и 15. Подвод газомасляной смеси осуществляется через вход 16. Выход очищенного газа в атмосферу осуществляется через отверстие 17. Отвод отделенного масла из суфлера осуществляется через тангенциально расположенный по отношению к кольцевой канавке спиральный сборник 18 в выходной канал 19. На цилиндрической расточке 3 (фиг.1) имеется винтовая канавка 20. Направление движения масла показано зачерненными стрелками, направление движения газа - незачерненными стрелками, направление движения газомасляной смеси - стрелками, зачерненными наполовину.
При работе центробежного суфлера газомасляная смесь поступает на вход 16 и через внутренние каналы корпуса заходит в межлопаточную полость крыльчатки 2 и закручивается ее лопатками. Под действием центробежных сил более тяжелые частицы масла отбрасываются крыльчаткой 2 на цилиндрическую расточку 3, попадают в винтовую канавку 20 (см. фиг.1) и по ней перемещаются в кольцевую канавку 5, из которой под действием центробежных сил масло перемещается по спиральному сборнику 18 в выходной канал 19. При этом эффективность отвода масла из кольцевой канавки 5 увеличивается (по сравнению с прототипом) за счет расположения части крыльчатки 2 с выступом 6 внутри кольцевой канавки 5. В свою очередь, газ проходит вдоль крыльчатки и выходит через отверстие 17 в атмосферу. При выполнении центробежного суфлера с поперечными перегородками газомасляная смесь поступает в межлопаточную полость крыльчатки 2, закручивается ее лопатками, доходит до перегородки 7, поворачивает в радиальном направлении, изменяет направление и проходит через окна 10. При этом часть масляных частиц отбрасывается на наружный диаметр крыльчатки и попадает в кольцевую канавку 5. Пройдя через окна 10, газомасляная смесь вновь поворачивает, меняет направление на осевое, проходит через окна 11, далее меняет направление на радиальное, поворачивает и проходит через окна 12, далее еще раз проходит в радиальном направлении и выходит через отверстие 17 в атмосферу. На всем пути движения газомасляной смеси частицы масла отбрасываются на цилиндрическую (или коническую) расточку 3 корпуса и передвигаются в сторону кольцевой канавки 5. Увеличение числа поворотов и длины пути внутри крыльчатки способствует улучшению отделения масла в суфлере. При этом ступенчатое выполнение наружного диаметра крыльчатки 2 и цилиндрической расточки 3 корпуса не позволяет частицам масла, находящемся на периферии крыльчатки, переходить из секции с большей концентрацией масла в секцию с меньшей концентрацией, так как этому препятствует уступ на каждой из ступенек корпуса и крыльчатки.
Предлагаемая совокупность конструктивных изменений позволит получить качественное улучшение работы центробежного суфлера и позволит уменьшить содержание масла в выбрасываемом в атмосферу воздухе в несколько раз. Ступенчатое выполнение крыльчатки с заходом части крыльчатки в кольцевую канавку для отвода масла позволит существенно увеличить скоростной напор и центробежную силу, действующие на масло, находящееся в кольцевой расточке. Сочетание части ступенчатой крыльчатки, заведенной в кольцевую канавку, с тангенциальным выходом масла превращает эту часть суфлера в полноценный центробежный насос и тем самым способствует более эффективной эвакуации его из суфлера обратно в двигатель. Это позволит также устранить выбросы масла из двигателя при нештатной работе маслосистемы и при больших забросах масла в систему суфлирования двигателя.
Использование изобретения позволит улучшить эффективность отделения масла суфлером, существенно уменьшить расход масла в двигателе и уменьшить загрязнение атмосферы.
1. Центробежный суфлер, содержащий ротор с установленной на нем центробежной крыльчаткой, размещенной в цилиндрической расточке корпуса, в котором выполнена кольцевая канавка для отвода масла, отличающийся тем, что лопатки крыльчатки, расположенные напротив канавки для отвода масла, выполнены с выступом, заведенным в последнюю.
2. Центробежный суфлер по п.1, отличающийся тем, что крыльчатка снабжена поперечными перегородками, образующими полости, последовательно сообщенные между собой.
3. Центробежный суфлер по п.1, отличающийся тем, что выходной канал из кольцевой канавки корпуса выполнен тангенциально по отношению к кольцевой канавке.
4. Центробежный суфлер по п.2, отличающийся тем, что цилиндрическая поверхность корпуса и соответствующая ей часть крыльчатки выполнены ступенчатыми.
